船舶建造高品質化・効率化技術の調査研究 （レーザ溶接技術の調査研究）
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(2) 目. 次. １．背景及び目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1 ２．研究内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1 ２．１. 適用工程の検討・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1. ２．２. レーザ・アークハイブリッド溶接研究室実験・・・・・・・・・・・・・・2. ２．３. 継手の評価・検査方法の検討・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3. ２．４. レーザ・アークハイブリッド溶接継手の性能評価試験 ・・・・・・・・・・3. ２．５. レーザ・アークハイブリッド溶接に適した船体構造・建造工程の ケーススタディ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4. ３．研究体制・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4 ４．研究期間と研究スケジュール・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5 ５．欧州視察報告・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・7 ６ ． 研 究 成 果 の 概 要 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 11 ６．１. レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 研 究 室 実 験 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 11. ６．２. 継 手 の 評 価 ・ 検 査 方 法 の 検 討 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 12. ６．３. レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 継 手 の 性 能 評 価 試 験 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 13. ６．４. レーザ・アークハイブリッド溶接 に適した船体構造・建造工程の ケ ー ス ス タ デ ィ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 14. 参考資料. 事 業 活 動 状 況 報 告 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 15. i.
(3) 1. 背 景 及 び 目 的 我が国造船業界は、韓国、中国との激しい国際競争を続けているが、生産規模や生産 コ ス ト で 勝 る 韓 中 に 対 し 厳 し い 戦 い を 迫 ら れ て お り 、国 際 シ ェ ア は 低 下 し て い る 。ま た 、 今後数年内に、中国等で大拡張された建造能力が需要に対して過剰になる需給ギャップ 問題が顕在化する見込みであり、一定の規模をもった産業として造船業を国内に維持で きるかどうかの瀬戸際の段階にきている。 こういった状況を克服するためには、建造工程の生産性を高め、生産コストの低減を 図る取組みを進めていくことが不可欠である。既存技術の改善に留まらず、新しい技術 を積極的に取り入れ。船舶建造工程に適用することで、次世代の船舶建造技術の基盤を 築いていくことも重要である。 このため、船舶建造高品質化・効率化技術の調査研究として、生産技術の面では、レ ーザ溶接技術の船舶建造工程への適用に係る調査研究、生産管理の面では、モニタリン グ技術等の船舶建造工程への適用に係る調査研究の２つ のプロジェクトを実施する。本 研究は、この内、レーザ溶接技術の船舶建造工程への適用に係る調査研究と船舶建造高 品質化・効率化技術の調査研究プロジェクト全体の管理・運営を実施するものである。 レーザ・アークハイブリッド溶接は入熱量が小さくひずみを抑えることが出来る高精 度・高品質の溶接技術であり、自動化や情報技術との組合せにより、現行のブロック建 造工程自体も大きく合理化できる可能性を持った技術である。一方で、 レーザ・アーク ハイブリッド溶接はアーク溶接と比較して、接合部材間のギャップ裕度が非常に小さい ことや、厚板の溶接が困難なこと等の課題を抱えている。 以上のことより、これらの課題を解決し、我が国造船業の競争力強化に資することを 目 的 と し て 、 レ ー ザ 溶 接 技 術 の 船 舶 建 造 工 程 へ の 適 用 に 係 る 調 査 研 究 を 2012年 度 ～ 2013 年度にかけて実施するものとする。 2． 研 究 内 容 2.1 適 用 工 程 の 検 討 レーザ・アークハイブリッド溶接は、汎用的な技術であり、造船工程での溶接作業に 広く適用できる技術であるが、実験条件を定めるうえでは、適用工程について一定の想 定を持っていた方が現実的かつ具体的な検討が行える。適用を想定する工程を絞り込む ために、以下の３点を考慮した。 ①自動化が比較的容易な工程に的を絞る. ⇒. 小 組 立 、大 組 立 工 程. ②ボリュームゾーンをターゲットに効果の最大化を狙う. ⇒. 繰返しの多い構造・ 部位. ③自動化一貫ラインにレーザ技術を導入することで 工程能力を高め、高品質、高効率な施工を目指す. ⇒. 平行部ライン. これらの条件に当てはまる以下の工程を、当面の適用対象工程として想定するものと する。 ア）平板板継ぎ イ）ビルドアップロンジ製作・取付 ウ ） サ ブ パ ネ ル 製 作 （ パ ネ ル ×ス テ ィ フ ナ ） エ）上部構造のデッキ. 1.
(4) 2.2 レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 研 究 室 実 験 (1) 研 究 目 標 上記の適用工程に用いられる溶接継手は、すみ肉継手と突合せ継手 である（多くはす み 肉 継 手 ）。 そ こ で 、 こ れ ら に 対 す る 要 求 条 件 を 造 船 所 か ら ヒ ア リ ン グ し て と り ま と め 、 研 究 目 標 を 表 2.1 の よ う に 設 定 し た 。 表 2.1. すみ肉溶接. 板厚. 溶接速度. （ mm）. （ mm/ min）. ウエブ厚. 1000～ 2000. 両側溶接及び. 1000～ 2000. 片側貫通溶接. ～ 15 突合せ溶接. 研究目標. ～ 22. 溶接方向. ギャップ裕. その他. 度 (mm) ～1. 片側貫通溶接. ・大気圧 ・水平すみ肉. ～ 2(3) ()は 希 望 値. ・大気圧 ・裏当て可. 注）すみ肉溶接は完全溶込みを目標とした (2) 実 験 概 要 表 2.1 に 示 さ れ た 研 究 目 標 を 達 成 す る た め の 溶 接 条 件 を 導 出 す る こ と を 目 的 と し て 、研 究室においてレーザ溶接プロセス実験を実施した。 ①溶接継手の材質及び大きさ 材 質 は Ｎ Ｋ 規 格 材 の KD36 と し た 。 大 き さ は 、 次 の 通 り で あ る 。 ア）溶接条件導出用継手 すみ肉継手. ・・・. フ ラ ン ジ ； 300 mm(長 さ )×200mm（ 幅 ） ×14mm&21mm( 板 厚 ) ウエブ. 突合せ継手. ・・・. ； 300mm( 長 さ )×100mm( 高 さ ) ×9mm &14mm( 板 厚 ). 板 300mm( 長 さ )×100mm（ 幅 ） ×7 mm&14mm&21mm（ 板 厚 ） ２枚の突合せ. イ）強度等評価用試験体 溶 接 条 件 出 し が 達 成 さ れ た 場 合 、こ の 条 件 で 溶 接 さ れ た 継 手 の 強 度 等 評 価 す る た め に以下の大きさの試験体を製作した。 すみ肉継手. ・. フ ラ ン ジ ； 1000mm（ 長 さ ） ×400 mm（ 幅 ） ×21 mm(板 厚 ) ウエブ. 突合せ継手. ・. 板. ； 1000mm（ 長 さ ） ×200 mm（ 高 さ ） ×9mm&14mm( 板 厚 ). 1000mm（ 長 さ ） ×200mm（ 幅 ） ×7 mm&14mm&21mm( 板 厚 ). ２枚の突合せ ②実験パラメータ― 溶接条件を導出するために、以下のパラメータを考慮した。 ア）レーザ溶接条件（出力、ビーム径、レーザ焦点位置等） イ）アーク溶接条件（電流・電圧、ワイヤ径、連続／パルス等） ウ ）レ ー ザ ト ー チ と ア ー ク ト ー チ の 相 対 配 置（ 溶 接 方 向 へ の ト ー チ 順 序 、縦 横 方 向 角 度、トーチ間距離等） エ）プライマーの有無 オ）継手の溶接面の性状の影響（機械加工面、レーザ切断面等）. 2.
(5) ③実験場所 大阪大学接合科学研究所 (3) 実 験 用 設 備 ・ 機 器 レーザ・アークハイブリッド溶接実験装置及び周辺機器を設計製作した。レーザ発 振 器 は 、 IPG 社 製 の 20kW の フ ァ イ バ ー レ ー ザ と し た 。 実 験 シ ス テ ム の 全 体 構 成 を 図 2.1 に示す。. 図 2.1. 実験システムの全体構成. 2.3 継 手 の 評 価 ・ 検 査 方 法 の 検 討 現行のアーク溶接の施工法承認、レーザ・アークハイブリッド溶接に関する各船級協 会のルール及び既存文献等を参考にして、研究室実験で条件出しが出来た継手の評価・ 検査方法を決定した。 ・すみ肉溶接部の評価・検査方法は各船級協会のルールを参考にして決定した。 ・突 合 せ 溶 接 部 の 評 価・検 査 方 法 は 既 存 の (一 財 )日 本 海 事 協 会 の ガ イ ド ラ イ ン（ レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 ガ イ ド ラ イ ン 、 2009） 等 を 参 考 に し て 決 定 し た 。. 2.4 レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 継 手 の 性 能 評 価 試 験 研究室実験で条件出しが出来た２種類の継手、即ち、完全溶込みＴ継手（両側からす み肉溶接を行い完全溶込みが達成された溶接継手）及び突合せ溶接継手に関して、強度 等評価用試験体を製作し、本研究で決定した継手の評価・検査方法に従い、強度等の性 能を評価した。 試 験 条 件 を 表 2.2 に 示 す 。. 3.
(6) 表 2.2 N O. 継 手 種 類. 試験条件. 板 厚 ( m m)ギャ ッ プ (m m). 溶接方法. ガス. プラ イマー. 開先. 切断面. 裏 当 て板. 1. 完 全 溶 込 みＴ継 手. 9. 0. 両 側 水 平 すみ肉. CO2. 無. 無. 機械加工. ―. 2. 完 全 溶 込 みＴ継 手. 9. 1. 両 側 水 平 すみ肉. CO2. 無. 無. 機械加工. ―. 3. 完 全 溶 込 みＴ継 手. 14. 0. 両 側 水 平 すみ肉. CO2. 無. 無. 機械加工. ―. 4. 完 全 溶 込 みＴ継 手. 14. 1. 両 側 水 平 すみ肉. CO2. 無. 無. 機械加工. ―. 5. 完 全 溶 込 みＴ継 手. 14. 0. 両 側 水 平 すみ肉. CO2. 有. 無. 機械加工. ―. 6. 完 全 溶 込 みＴ継 手. 14. 1. 両 側 水 平 すみ肉. CO2. 有. 無. 機械加工. ―. 7. 突 合 せ継 手. 14. 0 片 面 下 向 き 1 パス. CO2. 無. Ｉ 形. 機械加工. 無. 8. 突 合 せ継 手. 17. 0 片 面 下 向 き 1 パス. CO2. 無. Ｉ 形. 機械加工. 無. 9. 突 合 せ継 手. 21. 0 片 面 下 向 き 1 パス. CO2. 無. Ｉ 形. 機械加工. 無. 注 ） 突 合 せ 溶 接 の 場 合 、 ギャ ッ プ 0 （ ギャ ッ プ 無 し） の 条 件 は、 厳 密 には ≒ 0 .5 mm 程 度 のギャ ッ プに 相 当 す る. 2.5 レ ー ザ 溶 接 に 適 し た 船 体 構 造 ・ 建 造 工 程 の ケ ー ス ス タ デ ィ レーザ・アークハイブリッド溶接によるメリットを最大限に生かすためには、現状の アーク溶接を単純にレーザ・アークハイブリッド溶接で代替するだけではなく、レーザ ・アークハイブリッド溶接技術に適した船体構造・建造工程の検討が不可欠である。 そこで、レーザ・アークハイブリッド 溶接に適した船体構造として、ガーダー方式ダ ブ ル ハ ル 構 造 （ HOLD に は 横 構 造 部 材 を 配 置 せ ず 、 ガ ー ダ ー を ロ ン ジ ス ペ ー ス の 間 隔 に 配 置 し た 構 造 、構 造 が 単 純 で 自 動 化 し 易 い 構 造 で あ る 。日 立 造 船 が 約 ２ ０ 年 前 に 発 表 し 、 プ ロ ダ ク ト ・ オ イ ル キ ャ リ ア ―と し て 数 隻 実 用 化 さ れ た ） を 選 定 し 、 こ れ を ア フ ラ マ ッ クスタンカーの船体平行部に 採用した場合の船舶建造のケーススタディを実施した。 2012 年 度 は 、 本 構 造 の 強 度 照 査 を （ 一 財 ） 日 本 海 事 協 会 の ル ー ル に 基 づ い て 行 い 、 構 造強度的に成立することを確認した。. 3. 研 究 体 制 船 技 協 を プ ラ ッ ト フ ォ ー ム と す る 調 査 研 究 委 員 会 を 組 織 し 、下 記 の 体 制 に お い て 、4 回 の委員会を実施した。また、調査研究委員会の下部に「レーザ溶接継手の評価・検査ワ ーキング・グループ」を設置して、個別の課題に対する具体的な検討を２回に亘って実 施した。 ＜レーザ溶接技術の船舶建造工程への適用に関する調査研究委員会＞ （以下順不同） ・国立大学法人. 大阪大学. 片山教授（委員長）. ・国立大学法人. 九州大学. 後藤准教授. ・国立大学法人. 東京大学. 青山教授. ・（ 独 ） 海 上 技 術 安 全 研 究 所. 4.
(7) ・（ 一 社 ） 日 本 造 船 工 業 会 ・（ 一 財 ） 日 本 海 事 協 会 ・ジャパンマリンユナイテッド株式会社 ・株式会社. 名村造船所. ・住友重機械マリンエンジニアリング株式会社 ・三井造船株式会社 ・三菱重工業株式会社 ・ＪＦＥスチール株式会社 ・国土交通省海事局船舶産業課 ・（ 一 財 ） 日 本 船 舶 技 術 研 究 協 会 （ 事 務 局 ） ＜レーザ溶接継手の評価・検査ワーキング・グループ＞ ・国立大学法人 九州大学 後藤准教授（主査） ・国立大学法人. 大阪大学. 水谷技術専門職員. ・（ 独 ） 海 上 技 術 安 全 研 究 所 ・（ 一 財 ） 日 本 海 事 協 会 ・ジャパンマリンユナイテッド株式会社 ・株式会社. 名村造船所. ・住友重機械マリンエンジニアリング株式会社 ・三井造船株式会社 ・三菱重工業株式会社 ・ＪＦＥスチール株式会社 ・（ 一 財 ） 日 本 船 舶 技 術 研 究 協 会 （ 事 務 局 ） 4. 研 究 期 間 と 研 究 ス ケ ジ ュ ー ル 研 究 期 間 は 以 下 の 通 り 。 研 究 ス ケ ジ ュ ー ル を 表 4.1 に 示 す 。 2012 年 4 月 １ 日. ～. 2013 年 9 月 30 日 （ 研 究 期 間 を 延 長 ）. 5.
(8) 表 4.1 研 究 項 目. 担 当. 研究 期間延 長スケ ジュー ル 2012年度. 5月. 6月. 7月. 8月. 9月. 10月. 船技協. 委員会開催. ２ ０ １ ２ 年 度 研 究 内 容. 船技協. ③ レーザ・アークハイブリッド溶接プロセス実験. 大阪大学. ④ プロセス実験用継手材料の設計製作. 海技研 他. ⑤ プロセス実験用継手の性能確認試験. 海技研、造船会 社、ＮＫ 他. ⑥ 継手の評価・検査方法の検討. 九州大学 他. ⑦ レーザ溶接に適した船体構造・建造工程のケーススタディ. 1月. 2月. 船技協. ○. ○. ＷＧ開催 ② レーザ・アークハイブリッド溶接実験装置の設計製作. 12月. 3月. 4月. 5月. 6月. 7月. 8月. 9月. 10月. 欧州視察. レーザー溶接技術の調査研究. ① 委員会等運営・プロジェクト管理. 2013年度 11月. ○. ○. ○. ○. ○. ○. ○. ○ ○ 報告書作成. 実験装置の製作. 研究室プロセス実験. プロセス実験の延長（条件出しの追加） 報告書作成. プロセス実験用継手材料の設計製作. プロセス継手の性能評価試験. 継手の評価・検査方法の検討. レーザ溶接に適した船体構造の選定. 6. 報告書作成. 報告書作成. 本構造を有するタンカーの強度照査. 報告書作成. 11月. 12月. 1月. ２月. 3月.
(9) 5. 欧 州 視 察 報 告 5.1 出 張 目 的 「レーザ溶接技術の船舶建造工程への適用に関する調査研究」プロジェクトに資する た め 、片 山 は レ ー ザ 加 工 の 国 際 会 議（ LANE 2012）に 参 加 し 、そ の 後 、４ 名 で レ ー ザ 溶 接 技術が世界で最も進んでいる欧州（主にドイツ）の関連機関を視察した。溶接機メーカ ー、レーザ発振器メーカー、造船向けレーザ関連設備メーカー、レーザセンターおよび 造船所と非常に広範囲の関連機関を訪問し、欧州（主にドイツ）のレーザ技術の最新動 向等について情報収集を行った。 5.2 出 張 者 片山. 聖二. 大阪大学. 接合科学研究所. 教授. 大井. 健次. ＪＦＥスチール株式会社. 菊池. 淳史. ＩＰＧフォトニクスジャパン株式会社. 森山. 厚夫. （一財）日本船舶技術研究協会. スチール研究所. 接合・強度研究部. 営業部. 部長. 部長. 研究開発プロジェクトリーダー. 5.3 日 程 、 訪 問 先 及 び 面 談 者 等 11 月 13 日 （ 火 ） ～ 11 月 15 日（ 木 ） ・・・ 片 山 の み 、ド イ ツ ・ フ ユ ル ト 市 で 開 催 さ れ た LANE2012 に 基 調 講演者として講演を行った。 11 月 16 日 （ 金 ） ・ ・ ・ 9:00～ 16:00. FRONIUS 社 （ 世 界 最 大 級 の 溶 接 機 メ ー カ ー ）. Heinz Hackl（ Member of Board, Chief Technology Officer ） 他４名 11 月 19 日 （ 月 ） ・ ・ ・ 9:00～ 12:00. SLV 研 究 所 （ 造 船 関 係 の 民 間 の 研 究 所. ）. Dr. Rigo Peters（ Head of Research and Development ） ・ ・ ・ 13:00～ 15:00. IMG（ 造 船 向 け レ ー ザ 関 連 設 備 の メ ー カ ー ）. Dr. Franz Haentze（ Asia Manager） 他 ２ 名 11 月 20 日 （ 火 ） ・ ・ ・ 9:00～ 12:00. LZN（ レ ー ザ セ ン タ ー ）. Dr. Cla us Emmelmann（ 所 長 ） 他 1 名 11 月 21 日 （ 水 ）. ・ ・ ・ 14:00～ 16:30. Meyer Werft 造 船 所 （ 大 型 客 船 の 建 造 所 ）. Thoma s Witolla（ Head of Depart ment Research and Development ） 11 月 22 日 （ 木 ） ・ ・ ・ 14:00～ 16:30. IPG フ ォ ト ニ ク ス. ジャーマニー. （ファイバー レーザ 発振器 メーカ ー） Dr. Eugene Scherbakov（ 社 長 ） 他 1 名. 7.
(10) 11 月 23 日 （ 金 ）. ・ ・ ・ 14:00～ 17:00. Fraunhofer ILT（ レ ー ザ セ ン タ ー ）. Dr. Dirk Petring（ Group Ma nager Macro joining and Cutting） 5.4 主 な 調 査 結 果 (1) レ ー ザ 技 術 開 発 に 対 す る ド イ ツ の 取 組 レ ー ザ 技 術 は 始 め 米 国 で 発 展 し た が 、 1990 年 代 初 頭 に 日 本 が 一 時 世 界 の レ ー ザ 市 場 を リ ー ド し た 。1980 年 代 に ド イ ツ で レ ー ザ セ ン タ ー の 設 立 が 始 ま り 、 1990 年 代 に は 固 体 レ ーザ技術の飛躍的進歩と強力な国プロの支援によってドイツのレーザ技術が開花した。 バ ブ ル 経 済 の 崩 壊 以 後 の 失 わ れ た 10 年 の 中 で 停 滞 す る 日 本 と 入 れ 替 わ っ て ド イ ツ が 世 界 一に躍進し、現在に至っている。 ドイツはレーザ産業を将来の「雇用を生み出す産業」と位置づけ、国家、産業界、学界 が緊密な連携の中でレーザ技術開発を進めている。例えば、レーザ専門の研究機関であ るレーザセンターが７機関（下表参照、今回この内片山のみ３機関、４名で２機関を訪 問）あり、国や企業からの受託研究・共同研究を行うとともに、レーザ技術の教育・訓 練 も 行 っ て い る 。レ ー ザ 技 術 開 発 に は 多 大 の 費 用 と 設 備 が 必 要 で あ り 、1 企 業 が 単 独 で 開 発するには負担が大きすぎ、研究開発設備等を業界全体で共有することが効率的である が、この役割をレーザセンターが果たしていると考えられる。レーザセンター全体の研 究 者 の 数 は 2010 年 の デ ー タ で 約 500 名 で あ り 、 機 械 工 学 系 が 多 く 、 物 理 系 は 少 な い 。 ま た、近郊の大学の教授がレーザセンターの幹部を兼務している場合が多く、大学との密 接な関係を保ち、人材の交流を行うとともに、基礎研究は大学で行い、応用研究・実用 化研究はレーザセンターで行うという役割分担が確立している。一方でレーザセンター は 世 界 に 開 か れ て お り 、 今 回 訪 問 し た LZN の Emmelmann 所 長 は 以 前 日 本 の レ ー ザ メ ー カーと共同研究を実施していたとのことであった。. 表 5.1. ドイツのレーザセンターと関連大学. レーザセンター BIAS(Bremer Institute fur Angewa ndte. 関連大学 University of Bremen. Strahltechnik GmbH) Fraunhofer ILT(Institute Laser Technik). RWTH Aachen University. IFSW(Institute fur Stra hl. University of Stuttgart. Werkzeug). University of UIm Karlsruhe Institute of Technology LZH(Laser Zentrum Ha nnover). University of Hannover. Fraunhofer IW S(Institute fur Werkstoff-. Technical University of Dresden. und Strahltechnik). University of Science Mitweida. BLZ(Bayerisches GmbH). Laser. Zentrum. University of Erlangen-Nurenberg (German: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg). 8.
(11) LZN(Laser Zentrum Nord). TUHH Hamburg University of Technology. 上述のように、ドイツがレーザ加工技術で世界一に躍進した理由は、国家、産業界、 学界の緊密な連携（多数のプロジェクトの実施）と多額の投資、その象徴であるレーザ センターの存在が大きいと考えられる。研究者の育成についても十分にされており、日 本の学ぶべき点は多い。 (2) ヨ ー ロ ッ パ 造 船 業 に お け る レ ー ザ 技 術 開 発 の 動 向 レ ー ザ 技 術 の 応 用 分 野 は 自 動 車 、航 空 機 、造 船 、機 械 、医 療 等 多 岐 に 亘 る が 、こ の 内 ヨーロッパの造船業におけるレーザ技術の動向について調査した結果を述べる。まず、 全 体 的 な 技 術 開 発 と し て は 、造 船 関 係 の レ ー ザ 技 術 開 発 プ ロ ジ ェ ク ト と し て 、次 の プ ロ ジェクトが行われている。 DockLaser(2001～ 2004）： 建 造 ド ッ ク 内 で 使 え る 可 搬 型 の レ ー ザ 溶 接 装 置 の 開 発 BESST. (2009～ 2013） ：突 合 せ 溶 接 、片 側 隅 肉 溶 接 の 疲 労 強 度 の 問 題 を 研 究 、ま た 、 移 動 型 の レ ー ザ 溶 接 装 置（ 三 菱 重 工 タ イ プ ）の 開 発 を 実 施 。. ヨ ー ロ ッ パ の 造 船 所 は こ れ ら の プ ロ ジ ェ ク ト に 参 画 す る こ と に よ り 、レ ー ザ 技 術 の 造 船 への実適用を図ってきている。 造船へのレーザ適用の経緯 1980-1995. サンドイッチパネル. 1994. CO 2 レ ー ザ の ガ イ ド ラ イ ン が で き る. 1997-1998. オ デ ン セ （ デ ン マ ー ク ）、 フ ィ ン カ ン テ ィ エ リ （ イ タ リ ア ） の 適 用. 1999. フ ラ ッ ト パ ネ ル の 採 用 Blohm&Voss（ ド イ ツ の 造 船 Tyssenn グ ル ー プ ）. 2001-2002. サ ン ド イ ッ チ パ ネ ル Meyer （ ド イ ツ ） 造 船 突 合 せ 継 手 （ CO 2 レ ー ザ ハ イ ブ リ ッ ド ）. 2002 2006. Dock Laser（ EU Project） Aker Shipyard（ フ ィ ン ラ ン ド ）BMBF Project（ 韓 国 3 位 の STX 造 船 が 買 収 ） 6‐ 10 mm t の 突 合 せ 継 手（ 10ｋ W フ ァ イ バ ー レ ー ザ ＋ Cu バ ッ キ ン グ 方 式 ）. 2008. フ ィ ン カ ン テ ィ エ リ （ イ タ リ ア ） 2008.1 月 に ス タ ー ト 4‐ 20 mm t の 突 合 せ 継 手 （ 10ｋ W フ ァ イ バ ー レ ー ザ ＋ GMAW）. 9.
(12) 5.5 所 感 ヨ ー ロ ッ パ で は 客 船 の 建 造 に レ ー ザ MAG ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 を 既 に 適 用 し て お り、引き続き船殻の溶接にもレーザ・アークハイブリッド溶接を適用すべく、厚板のレ ー ザ・ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 を 研 究 開 発 中 で あ る 。更 に 、リ モ ー ト 溶 接 技 術 を 用 い た 3 次元ブロック（新構造様式）の全自動溶接にもチャレンジしている。 現 状 で は 造 船 会 社 3 社 程 度 が 板 継 溶 接 に レ ー ザ を 適 用 し て お り 、板 厚 20-25 mm t へ の 拡 大 を 進 め て い る と こ ろ で あ っ た 。板 厚 の 拡 大 に は レ ー ザ・ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 ＋ MAG （ ツ イ ン ） が 検 討 さ れ て お り 、 12 m の 試 作 機 も す で に 見 ら れ た 。 さ ら に は ミ リ ン グ で こ れ ま で 進 め て き た も の を レ ー ザ 切 断 に 置 き 換 え る べ く 、検 討 を 進 め て い る よ う で あ っ た 。 す み 肉 溶 接 に つ い て は 現 状 で は Meyer 社 の み が 実 用 化 し て い る が 、 多 く の 研 究 機 関 や システムメーカーで研究開発が進められており、実適用は加速して進むように感じられ た。この背景としては、ヨーロッパでの客船、フェリーを主体とする建造における薄肉 材での歪みの発生抑制が開発のベースにあると思われる。 一 方 、 我 が 国 は 、 三 菱 重 工 が 板 厚 （ ≦ 14 ミ リ ） ま で の レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 の 実 用 化 を 達 成 し て い る も の の 、 厚 板 （ ≦ 22 ミ リ ） の レ ー ザ ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 に つ い ては船技協のプロジェクトにおいて、研究室実験に着手したばかりである。このように 彼我の差はかなり大きく、ヨーロッパに学ぶべきことは多いと感じられた。 しかし一方で、厚板のレーザ・アークハイブリッド溶接に関しては、ヨーロッパも日 本もまだ研究開発段階でありまだキャッチアップ可能である 、とも感じた。 それから、ヨーロッパではレーザセンターのような産・官・学の協力体制の受け皿が あって、レーザ技術開発を全体として効率的に進めている。船技協のプロジェクトが終 了 す る と 、 船 技 協 に は 20 kW レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 装 置 が 残 さ れ る 。 船 技 協 がレーザセンターになれないにしても、今後のためにこの資産を学会・産業界が有効に 使っていける仕組みを検討することは極めて重要であると感じた 。. 10.
(13) 6. 研 究 成 果 の 概 要 6.1 レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 研 究 室 実 験 得られた主な研究成果は、以下にまとめるとおりである。 (1) 裏 当 な し Ｉ 開 先 突 合 せ １ パ ス 溶 接 ①. 炭 酸 ガ ス レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 を 用 い て 9t, 14t, 17t, 21t （ プ ラ イ マ ー 無 ） の 各 板 厚 及 び ギ ャ ッ プ ： 0.5 mm で 、 外 観 評 価 に お い て 良 好 な 継 手 を 作 製 す る こ とができた。. ②. 15t, 22t （ プ ラ イ マ ー 有 ） の 各 板 厚 及 び ギ ャ ッ プ ： 0.5 mm で 、 外 観 評 価 に お い て 良好な継手を作製することができた。. ③. 14t, 17t, 21t （ プ ラ イ マ ー 無 ）の 各 板 厚 及 び ギ ャ ッ プ：0.5 mm で 、強 度 等 評 価 試 験 体 （ 1 m） を 作 製 す る こ と が で き た 。. 但 し 、22t（ プ ラ イ マ ー 有 ）並 び に 21t（ プ ラ イ マ ー 無 ） の 板 厚 に お い て は 、次 に 述 べ る 性能評価試験の結果、不健全部が存在することが確認され、健全な継手の製作には至ら なかった。 (2) 完 全 溶 込 み Ｔ 継 手 溶 接 ①. MAG ガ ス レ ー ザ・ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 を 用 い て 付 加 物 9t, 14t 厚 さ で あ る 表 面 研削・端面研磨材継手を作製することができた。. ②. 炭 酸 ガ ス レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 を 用 い て 付 加 物 9t, 14t 厚 さ で あ る 表 面 研 削 ・ 端 面 研 磨 材 継 手 を 作 製 す る こ と が で き た 。 特 に 、 ギ ャ ッ プ が 0, 0.5, 1.0 mm に おいて実験を行い、それぞれ最適条件があることを見出した。. ③. 炭 酸 ガ ス レ ー ザ・ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 を 用 い て 付 加 物 15t 厚 さ で あ る プ ラ イ マ ー 付 端 面 研 磨 材 継 手 を 作 製 す る こ と が で き た 。 特 に 、 ギ ャ ッ プ が 0, 0.5, 1.0 mm に お いて実験を行い、それぞれ最適条件があることを見出した。. ④. 上 記 の そ れ ぞ れ の 条 件 で 強 度 等 評 価 試 験 体 （ 1 m） を 作 製 す る こ と が で き た 。. (3) 炭 酸 ガ ス レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 を 用 い た レ ー ザ 切 断 面 を 有 す る 継 手 の 作 製 ①. レーザ切断面を有する継手の裏当なしＩ開先突合せ１パス溶接において、レーザ 切 断 の ま ま の 面 で は 、 外 観 評 価 も RT 評 価 も 悪 く 実 用 化 が 困 難 な こ と が 判 明 し た 。. ②. レーザ切断面をブラシがけした継手では、外観、内部とも良好であり、各ギャッ プ幅に対する適正溶接条件を導出することができた。. ③. レ ー ザ 切 断 面 を 有 す る 完 全 溶 込 み Ｔ 継 手 溶 接 に お い て は 、外 観 評 価 も RT 評 価 も 悪 く な か っ た 。た だ し 、 I 型 突 合 せ の 結 果 を 考 慮 し て 、 強 度 等 評 価 試 験 体 （ 1 m）の 作 製 時 に は 、レ ー ザ 切 断 面 を ブ ラ シ か け し た 継 手 を 用 い る よ う に 提 案 し た 。 各 ギ ャ ッ プ幅に対する適正溶接条件も導出した。. (4) 高 速 度 ビ デ オ 観 察 に て 、 1) MAG ガ ス レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 と 炭 酸 ガ ス レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ. 11.
(14) ド 溶 接 の 現 象 差 を 明 ら か に し た 。 ま た 、 2) ワ イ ヤ ー と レ ー ザ 間 距 離 、 レ ー ザ 出 力 と ス パ ッ タ 生 成 挙 動 の 関 係 も 示 し た 。 さ ら に 、 3) I 型 突 合 せ 溶 接 時 の 埋 も れ ア ー ク 現 象 や 4) ア ー ク 力 に よ る 溶 融 池 後 方 へ の 強 い 流 れ が 、 高 い 余 盛 り を 生 成 す る の に 寄 与 し ていること等を示した。 (5) 完 全 溶 込 み Ｔ 継 手 溶 接 に お い て も I 型 突 合 せ 溶 接 に お い て も レ ー ザ・ア ー ク ハ イ ブ リ ッド溶接における様々な施工法を提案し、実験的検討を行った。いくつかの施工法 で将来性が期待できることがわかった。 (6) レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド ・ ス テ イ ク 溶 接 を 提 案 し 、種 々 実 験 を 行 っ た 。そ の 結 果 サンドイッチ工法への応用の可能性が示された。. 6.2 継 手 の 評 価 ・ 検 査 方 法 の 検 討 完全溶込みＴ継手に対する評価試験の試験項目、試験方法及び判定基準の一覧を 表 6.1 に 示 す 。 表 6.1 完 全 溶 込 み Ｔ 継 手 に 対 す る 試 験 項 目 、 試 験 方 法 及 び 判 定 基 準 試験項目 硬さ試験. マクロ試験. 外観試験. 磁粉探傷試験. 放射線透過試験. 超音波探傷試験. 完 全 溶 込 み T 継 手 に 対 す る 試 験 項 目 /試 験 方 法 /判 定 基 準 試験方法 判定基準 採 取 位 置 : 溶 接 中 断 / 再 開 箇 所 ( 中 央 380 以 下 (HV10) 部 )+両 端 削 除 部 近 傍 測 定 荷 重 : HV10 測定位置: 参照図省略 試験数: 3 断面 採 取 位 置 : 溶 接 中 断 /再 開 箇 所 (中 央 き裂、溶込み不良、融合不良、その他有害 部 )+両 端 削 除 部 近 傍 と認められる欠陥があってはならない マクロ試験片には、溶接熱影響のな い 母 材 を 10mm 以 上 含 め る こ と 試験数: 3 断面 試験材全長 溶接部の表面は、整一で、割れ、アンダカ ット、オーバラップ等有害と認められる欠 陥があってはならない [適 用 検 討 ]欠 陥 の 判 定 基 準 : ISO5817 Level B (余 盛 及 び 裏 波 の 形 状 : ISO5817 Le vel C) 試験材全長 割れ、アンダカット、溶込み不良及び融合 ISO 9934 -1(2001), -2(2002), -3(2002) 不良等有害と認められる欠陥があってはな 又 は J IS Z 2320-1(2007), -2(2007), らない -3(2007) [適 用 検 討 ]欠 陥 の 判 定 基 準 : ISO5817 Level B 試験材全長 割れ、アンダカット、溶込み不良及び融合 ISO 17636(2003) 不良等有害と認められる欠陥があってはな 又 は J IS Z 3104(1995) らない [適 用 検 討 ]欠 陥 の 判 定 基 準 : ISO5817 Level B 試験材全長 割れ、アンダカット、溶込み不良及び融合 UT: J IS Z 3060(2002) 不良等有害と認められる欠陥があってはな 評価対象きず: L 検出レベル らない. 12.
(15) 次 に 突 合 せ 継 手 に 対 す る 評 価 試 験 の 試 験 項 目 、 試 験 方 法 及 び 判 定 条 件 を 表 6.2 に 示 す 。 表 6.2 突 合 せ 溶 接 継 手 に 対 す る 試 験 項 目 、 試 験 方 法 及 び 判 定 基 準 試験項目 引張試験. シャルピー 衝撃試験. 曲げ試験. 硬さ試験. マクロ試験. 外観試験. 突 合 せ 溶 接 継 手 に 対 す る 試 験 項 目 /試 験 方 法 /判 定 基 準 試験方法 判定基準 試 験 片 : NK U2 A 号 又 は U2B 号 母材の規定最小引張強さ以上 （参照図省略） 試験数: 2 本 試 験 片 : NK U4 号 最 小 平 均 吸 収 エ ネ ル ギ ー 値 (参 照 表 省 略 ) : MS, HT32, HT36: 34J 採取位置: 参照図省略 HT40 : 39J 試験温度: 参照図省略 試 験 数 : 3~4 組 (1 組 3 本 ) 試 験 片 : NK UB-1 号 又 は UB-2 号 (表 省 略 ) 内 側 半 径 : 2t (t: 試 験 板 厚 ) 曲 げ 角 度 : 180 度 試 験 数 : (表 曲 げ 2 本 ＋ 裏 曲 げ 2 本 ) [表 曲 げ・裏 曲 げ 試 験 が 実 施 困 難 な 場 合 、 側曲げ 4 本] 採 取 位 置 : 溶 接 中 断 /再 開 箇 所 (中 央 部 )+両 端 削 除 部 近 傍 測 定 荷 重 : HV10 測定位置: 参照図省略 試験数: 3 断面 採 取 位 置 : 溶 接 中 断 /再 開 箇 所 (中 央 部 )+両 端 削 除 部 近 傍 マクロ試験片には、溶接熱影響のない 母 材 を 10mm 以 上 含 め る こ と 試験数: 3 断面 試験材全長. 磁粉探傷 試験. 試験材全長 ISO 9934 -1(2001), -2(2002), -3(2002) 又 は J IS Z 2320-1(2007), -2(2007), -3(2007). 放射線透過 試験. 試験材全長 ISO 17636(2003) 又 は J IS Z 3104(1995). い か な る 方 向 に も 3mm 以 上 の 割 れ そ の 他 の欠陥があってはならない. 380 以 下 (HV10). き裂、溶込み不良、融合不良、その他有害 と認められる欠陥があってはならない. 溶接部の表面は、整一で、割れ、アンダカ ット、オーバラップ等有害と認められる欠 陥があってはならない [適 用 検 討 ]欠 陥 の 判 定 基 準 : ISO5817 Level B (余 盛 及 び 裏 波 の 形 状 : ISO5817 Le vel C) 割れ、アンダカット、溶込み不良及び融合 不良等有害と認められる欠陥があってはな らない [適 用 検 討 ]欠 陥 の 判 定 基 準 : ISO5817 Level B 割れ、アンダカット、溶込み不良及び融合 不良等有害と認められる欠陥があってはな らない [適 用 検 討 ]欠 陥 の 判 定 基 準 : ISO5817 Level B. 6.3 レ ー ザ ・ ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 継 手 の 性 能 評 価 試 験 表 2.2 に 示 す ９ 個 の 試 験 体 (No.1～ No.9) に つ い て 、表 6.1 及 び 表 6.2 の 条 件 で 性 能 評 価 試験を行い次の結果を得た。 (1) 試 験 体 No.1～ No.8 は 合 格 で あ っ た 。試 験 体 No.9 は 、内 部 に 無 数 の 溶 込 み 不 良 が 発 見 され不合格であった。 (2) 完 全 溶 込 み Ｔ 継 手 の 超 音 波 探 傷 試 験 に お い て 、溶 接 線 全 線 に わ た る キ ズ ら し き UT エ コ ー の イ ン ジ ケ ー シ ョ ン が 一 部 の 継 手 に 見 ら れ た が 、 断 面 を 詳 細 に 調 べ た 結 果 、内 部 欠 陥 で な い こ と が 分 か っ た 。 こ れ よ り 、完 全 溶 込 み Ｔ 継 手 に 対 す る 超 音 波 探 傷 試 験 の. 13.
(16) 適用可否については、試験結果が出揃った時点で再度検討する必要がある。 (3) シ ャ ル ピ ー 衝 撃 試 験 に お い て は 、 Fracture Pass Deviation(FPD) が 発 生 し な い こ と を 前 提 に サ イ ド グ ル ー ブ 無 し の 試 験 片 で 衝 撃 試 験 を 実 施 し た が 、複 数 の 突 合 せ 溶 接 継 手 試 験 体 に 対 す る 衝 撃 試 験 結 果 に お い て 、FPD が 発 生 し た 可 能 性 が 示 唆 さ れ た た め 、今 後 サイドグルーブ付き試験片を用いた衝撃試験の実施の要否を含めて検討する必要が ある。 6.4 レ ー ザ 溶 接 に 適 し た 船 体 構 造 ・ 建 造 工 程 の ケ ー ス ス タ デ ィ 本ケーススタディにより、次の研究成果が得られた。 (1) レ ー ザ・ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 に 適 し た 船 体 構 造 様 式 の 一 つ と し て 、ガ ー ダ ー 方 式 ダブルハル構造を選定し、これを船体平行部に適用したアフラマックスタンカーの 構造設計を行った。本構造は横構造部材が省略されているために部材数が少なく、 レ ー ザ・ア ー ク ハ イ ブ リ ッ ド 溶 接 に よ る 自 動 化 や 工 数 の 低 減 の 可 能 性 が あ る シ ン プ ル な構造である。 ガ ー ダ ー 方 式 ダ ブ ル ハ ル 構 造 の 概 要 を 図 6.1 に 示 す 。. 図 6.1. ガーダー方式ダブルハル構造. 14.
(17) (2) そ の 結 果 、コ ー ナ ー 部 を 除 き 船 底 、船 側 、上 甲 板 、縦 通 隔 壁 及 び 横 隔 壁 等 全 て の 船 体 平行部構造にガーダー方式ダブルハルを適用した構造設計を行った。 (3) CSR-T の ル ー ル 計 算 プ ロ グ ラ ム 及 び FEM に よ り 構 造 強 度 照 査 を 行 い 、 本 構 造 が 構 造 強度的に十分成立することが確認された。 FEM に よ る 本 構 造 の 全 体 鳥 瞰 図 を 図 6.2 に 示 す 。. 図 6.2 全 体 鳥 瞰 図 (4) 次 年 度 は 本 構 造 を ベ ー ス に 建 造 工 程 等 の 検 討 を 行 い 、本 構 造 の メ リ ッ ト を 明 ら か に す る予定である。. 15.
(18) 参考資料. 事業活 動状況 報告. 本事業 を円 滑にす すめる ため、大学・研究 機 関・造船 所他 から委 員とし て参画 いた だき、「 レ ーザ溶接 技術 の船舶 建造工 程への 適用 に関す る 調査研究 委員 会」を 設置し 、実験 室レ ベルの プ ロセス実 験に よる溶 接条件 の導出 に関 する検 討 をお こな った 。また 、プロ セス実 験で 得られ た 結果に基 づき 試験片 を製作 したが 、こ の試験 片 をどのよ うに 評価・ 検査を するか の具 体策の 検 討につい ては 、別途 、「レ ーザ溶 接継 手の評 価 ・検査ワ ーキ ング・ グルー プ」を 設置 して調 査 研究委員 会を 側面か ら補完 するこ とに した。 こ のワーキ ング ・グル ープの 検討内 容は 調査研 究 委員会に 報告 され、 相互に 情報共 有す ること で 方向性を 一致 させた 。 一方、レ ーザ溶 接技 術の研 究と同 時並行 で、東 京大学に よっ て検討 されて いるモ ニタ リング 技 術の研究 をと りまと める「 モニタ リン グ技術 等 の船舶建 造工 程への 適用に 関する 調 査 研究委 員 会」（委 員委 嘱を含 めた委 員会運 営は 日本船 舶 技術研究 協会 によっ て実施 した） と密 接に連 携 を図りな がら すすめ た。 「 モニタ リン グ技術 等 の船舶建 造工 程への 適用に 関する 調査 研究委 員 会」の2012年 度の研 究成果 は、船 舶建 造高品 質 化・効率 化技 術の調 査研究 （工程 管理 システ ム の調査研 究）2012年 度成果 報告書 とし て (一財)日本船舶 技術 研究協 会のＨ Ｐにア ップ されて い るのでそ ちら を参照 された い。 1. 調査 研究委 員会 1.1 レ ーザ溶 接技術 研究 ○「 レーザ 溶接技 術の船 舶建 造工程 への 適用に関 する 調査研 究委員 会」 委員名簿 委 員長. 片山. 聖二. （ 敬称略 ・順不 同）. 国 立大 学法人 大 阪大学. 大学 院工学 研究 科. 機 械工学 専攻. レーザ接 合機 構学分 野 兼 委員. 青山. 和浩. 国 立大 学法人 東 京大学. 接合 科学 研究所. 所長. 大 学院工 学系研 究科 システム 創成 学専攻. 後藤. 浩二. 国 立大 学法人 九 州大学. 教授. 大 学院工 学系研 究院 海洋シス テム 工学部 門. 村上. 睦尚. (独)海上技 術安 全研究所. 教授. 准 教授. 構 造系構 造解析 ・加工 研究 グルー プ 主任研究 員. 福井. 努. 大井. 健次. (一 財)日本 海事 協会. 材 料艤装 部. 主管. JFEス チー ル株 式会社. ス チール 研究所 接 合・強 度研究 部. 辻井. 浩. 三 菱重 工業(株). 船 舶海洋 事業本 部 生 産計画 課. 濵﨑. 俊之. (株)名村造 船所. 平野. 淳平. 三 井造 船(株). 香 焼船 海工作 部. 技 管チー ム. 船 舶海洋 事業部 溶 接技術 課. 16. 主席統 括. 生産 管理 部. 課長. 船 舶・艦 艇事業 本部 管 理部. 部長. 千葉 造船工 場. 技術開 発グル ープ.
(19) 篠原. 紀昭. ジ ャパ ンマリ ン ユナイテ ッド (株). 技術 研究所. 生 産技術 研究グ ループ 浪越. 正至. 住 友重 機械マ リ ンエンジ ニア リング (株). (2013年3月 まで) 高橋. 寛. 製造 本部. 工作 部. 計 画グル ープグ ループ リー ダー補 佐. 住 友重 機械マ リ ンエンジ ニア リング (株). (2013年4月 より) 関 係者. 主幹. 製造 本部. 工作 部. 計画 グルー プ溶 接管理 技術者 特別級. 山口. 祐二. (一 社)日本 造船 工業会. 技 術部. 部長. 岩田. 知明. (独)海上技 術安 全研究所. 構 造系構 造解析 ・加工 研究 グルー プ グ ループ 長. 沢登 辻. 寛. (一 財)日本 海事 協会. 正和. 材 料艤装 部. IPGフォ トニク スジャパ ン(株). 国 際溶接 技術 者. 代表取 締役. (2012年10月まで) 菊地. 淳史. IPGフォ トニク スジャパ ン (株). 営業部. 部長. (2012年11月から) 事 務局. 田村. 顕洋. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. 森山. 厚夫. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. ユ ニット 長. プロ ジェク トリー ダー 杉山. 哲雄. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. 諸冨. 恭子. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. (2013年4月 まで) 片山. 敦子. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. (2013年5月 から) ○「 レーザ 溶接継 手の評 価・ 検査ワ ーキ ング・グ ルー プ」 委員名 簿 主査. 後藤. 浩二. （敬称 略 ・順不同 ）. 国 立大 学法人 九 州大学. 大 学院工 学系研 究院 海洋シス テム 工学部 門. 委員. 水谷. 正海. 国 立大 学法人 大 阪大学. 接 合科学 研究所. 准 教授. 技術 部. 技術専門 職員 岩田. 知明. (独)海上 技術安 全研 究所. 構造 系構造解 析・ 加工研 究グル ープ グ ループ 長. 村上. 睦尚. (独)海上技 術安 全研究所. 構 造系構 造解析 ・加工 研究 グルー プ 主任研究 員. 福井. 努. (一 財)日本 海事 協会. 材 料艤装 部. 主管. 沢登. 寛. (一 財)日本 海事 協会. 材 料艤装 部. 国 際溶接 技術 者. 大井. 健次. JFEス チー ル株 式会社. ス チール 研究所 接 合・強 度研究 部. 辻井. 浩. 三 菱重 工業(株). 船 舶海洋 事業本 部 生 産計画 課. 17. 部長 香 焼船 海工作 部. 技 管チー ム. 主席統 括.
(20) 濵﨑. 俊之. (株)名村造 船所. 船 舶海洋 事業部 溶 接技術 課. 平野. 淳平. 三 井造 船(株). 紀昭. 課長. 船 舶・艦 艇事業 本部 管 理部. 篠原. 生産 管理 部. ジ ャパ ンマリ ン ユナイテ ッド (株). 千葉 造船工 場. 技術開 発グル ープ 技術 研究所. 生 産技術 研究グ ループ 浪越. 正至. 住 友重 機械マ リ ンエンジ ニア リング (株). (2013年3月 まで) 高橋. 寛. 製造 本部. 工作 部. 計 画グル ープグ ループ リー ダー補 佐. 住 友重 機械マ リ ンエンジ ニア リング (株). (2013年4月 より) 事 務局. 主幹. 製造 本部. 工作 部. 計画 グルー プ溶 接管理 技術者 特別級. 田村. 顕洋. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. 森山. 厚夫. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. ユ ニット 長. プロ ジェク トリー ダー 杉山. 哲雄. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. 諸冨. 恭子. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. (2013年4月 まで) 片山. 敦子. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. (2013年5月 から) 1.2 船 舶建造 モニタ リング 研究 ○「モニタ リング 技術等 の船舶 建造 工程へ の適 用に関す る調 査研究 委員会 」 委員名簿 委 員長. 青山. 和浩. （ 敬称略 ・順不 同）. 国 立大 学法人 東 京大学. 大 学院工 学系研 究科 システム 創成 学専攻. 委員. 白山. 晋. 国 立大 学法人 東 京大学. 大 学院工 学系研 究科 システム 創成 学専攻. 稗方. 和夫. 国 立大 学法人 東 京大学. 岳思. 国 立大 学法人 九 州大学. 准教 授. 大 学院新 領域創 成科学 研究 科 人間環境 学専 攻. 篠田. 教授. 准 教授. 大 学院工 学研究 院 海洋シス テム 工学部 門. 松尾. 宏平. (独)海上技 術安 全研究所. 教授. 構 造系構 造解析 ・加工 研究 グルー プ 主 任研究 員. 尾上. 仁久. ジ ャパ ンマリ ン ユナイテ ッド （株 ). (2013年3月 まで) 宇野. 清隆. 生産技 術開発 グルー プ. 雄嗣. 主査. ジ ャパ ンマリ ン ユナイテ ッド （株） 技術 研究所. (2013年4月 から) 山口. 技術総 括部. 生 産技術 研究 グルー プ. 住 友重 機械マ リ ンエンジ ニア リング (株). グ ループ 長. 製造 本部 工作部. 計画グ ルー プ計画 セクシ ョン 大迫. 貴庸. (株)名村造 船所. 船 舶海洋 事業部 生 産技術 課. 18. 生産 管理 部. 課長.
(21) 赤池. 泰暢. 三 井造 船(株). 船 舶・艦 艇事業 本部 製 造部. 関 係者. 千葉 造船工 場. 計画グ ループ. 山口. 祐二. (一 社)日本 造船 工業会. 技 術部. 部長. 藤本. 修平. (独)海上技 術安 全研究所. 構 造系構 造解析 ・加工 研究 グルー プ 研 究員. 事 務局. 田村. 顕洋. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. 森山. 厚夫. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. ユ ニット 長. プロ ジェク トリー ダー 井下. 聡. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット チームリ ーダ ー. 諸冨. 恭子. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. (2013年4月 まで) 片山. 敦子. (一 財)日本 船舶 技術研究 協会. 研究 開発ユ ニット. (2013年5月 から) 2. 調査 研究の 作業 状況 2.1 レ ーザ溶 接技術 研究 ２０ １２ 年度 ４月１日. 日本 財団の 助成を 得て 事業開 始. ４月４日. レー ザ溶接 実験シ ステ ム仕様 書 検討会実 施. ５月７日. 国立 大学法 人大阪 大学 との間 で レーザ溶 接実 験に関 する委 託契約 締結. ５月９日. (一社)日 本造船 工業 会生産 部会 にて協力 造船 社参加 依頼の ための 説明 会 実施. ６月１５ 日. 溶接 現象可 視化装 置一 式を (株)ナックイ メー ジテク ノロジ ーに発 注. ６月１８ 日. ファ イバー レーザ 装置 一式を IPGフォトニ クスジ ャパ ン (株)に発 注. ６月２６ 日. レー ザ・ア ークハ イブ リッド 溶 接装置一 式を 愛知産 業 (株)に発 注. ７月５日. 第１ 回レー ザ溶接 技術 の船舶 建 造工程へ の適 用に関 する調 査研究 委員 会 開催. ８月７日. レー ザ溶接 継手評 価・ 検査 ワ ー キング・ グル ープ 立 ち上げ 準備会 合. ８月２９ 日. 第１ 回レー ザ溶接 継手 評価・ 検 査ワーキ ング ・グル ープ開 催. ８月２９ 日. (独)海上 技術安 全研 究所と の間 で実験用 継手 設計製 作なら びに性 能確 認試 験に関す る委 託契約 締結. １０月１ ３日. 大阪 大学接 合科学 研究 所にレ ー ザ溶接実 験シ ステム の設置 ・性能 確認 検収. ～２ ３日 （検収 後、実 験進展 に伴 い実験 シ ステムへ の追 加機器 の発注 あり） １０月１ ８日. (独)海上 技術安 全研 究所の 研究 員を実験 補助 者とし て大阪 大学に 派遣. ～３月２ ９日 （計１ ８回・ 延６７ 人日 ） １０月２ ４日. 第２ 回レー ザ溶接 技術 の船舶 建 造工程へ の適 用に関 する調 査研究 委員 会開 催. １１月１ ２日. 欧州 地区レ ーザ溶 接技 術現地 調 査団派遣. 19.
(22) ～２ ５日 １２月４ 日. 三井 造船(株)職 員を 突合せ 溶接 時の裏当 て実 施方法 説明の ため大 阪大 学に 派遣. １２月１ ７日. 第２ 回レー ザ溶接 継手 評価・ 検 査ワーキ ング ・グル ープ開 催. １月８日. (株)海と の間で レー ザ溶接 に適 した船体 構造 FSに関 する請 負契約 締結. ２月２２ 日. 日本 財団よ り事業 期間 変更 (延 長)に関す る確認 書受 領. ２月２８ 日. 国立 大学法 人大阪 大学 との間 で 溶接実験 の期 間延長 に関す る委託 変更 契約 締結. ３月６日. 第３ 回レー ザ溶接 技術 の船舶 建 造工程へ の適 用に関 する調 査研究 委員 会開 催. ３月１９ 日. 第４ 回レー ザ溶接 技術 の船舶 建 造工程へ の適 用に関 する調 査研究 委員 会開 催 （モ ニタリ ング技 術等 の船舶 建 造工程へ の適 用に関 する調 査研究 委員 会と 合同開催 ）. ２０１３ 年度 ５月８日. 第３ 回(２０ １３年 度第１ 回 )レ ーザ溶接 継手 評価・検査 ワー キング・グ ルー プ開催. ５月９日 ～８ 月１ 日 ５月３１ 日. (独)海上 技術安 全研 究所の 研究 員を実験 補助 者とし て大阪 大学に 派遣 （ 計７回 ・延４ ２人 日） 国立 大学法 人大阪 大学 との間 で 溶接実験 の経 費増額 に関す る委託 変更 契約 締結. ６月１２ 日. (独)海上 技術安 全研 究所と の間 で性能確 認試 験の追 加調査 に関す る委 託契 約を締結. ６月２７ 日. 第５ 回(２０ １３年 度第１ 回 )レ ーザ溶接 技術 の船舶 建造工 程への 適用 に関 する調査 研究 委員会 開催. ７月２６ 日. 第４ 回(２０ １３年 度第２ 回 )レ ーザ溶接 継手 評価・検査 ワー キング・グ ルー プ開催. ９月９日. 第６ 回(２０ １３年 度第２ 回 )レ ーザ溶接 技術 の船舶 建造工 程への 適用 に関 する調査 研究 委員会 開催. ９月３０ 日. 事業 終了（ ２０１ ３年 度財団 助 成事業と して 事業継 続で実 施中）. 2.2 船 舶建造 モニタ リング 研究 ２０１２ 年度 ４月１日. 日本 財団の 助成を 得て 事業開 始. ４月～６ 月. 委員 会設置 準備、 調査 研究計 画 等につい ての 打合せ 実施（ 計５回 ）. ５月９日. (一社)日 本造船 工業 会生産 部会 にて協力 造船 社参加 依頼の ための 説明 会 実施. ６月２７ 日. 第１ 回モニ タリン グ技 術等の 船 舶建造工 程へ の適用 に関す る調査 研究 委員 会開催. ７月～３ 月. 建造 マネー ジメン ト高 度化の 技 術課題調 査実 施. 20.
(23) ８月～１ 月. 造船 所向け 基本シ ステ ム開発. ８月２３ 日. 造船 所にお けるモ ニタ リング 環 境調査の 実証 実験実 施（三 井造船 千葉 事業 所）. ～２４ 日 １０月～ ２月. モニ タリン グデー タの 解析法 検 討. １０月２ 日. 造船 所にお けるモ ニタ リング シ ステム適 用調 査の実 証実験 実施（ 名村 造船. ～４ 日. 所伊 万里事 業所）. １１月５ 日. 第２ 回モニ タリン グ技 術等の 船 舶建造工 程へ の適用 に関す る調査 研究 委員 会開催. １２月１ ０日. 造船 所にお けるモ ニタ リング シ ステム適 用調 査の実 証実験 実施（ ジャ パン. ～１ １日. マリ ンユナ イテッ ド津 事業所 ）. ２月２０ 日. 第３ 回モニ タリン グ技 術等の 船 舶建造工 程へ の適用 に関す る調査 研究 委員 会開催. ３月１９ 日. 第４ 回モニ タリン グ技 術等の 船 舶建造工 程へ の適用 に関す る調査 研究 委員 会開催（ レー ザ溶接 技術の 船舶建 造工 程への 適 用に関す る調 査研究 委員会 と合同）. 3. 委員 会議事 概要 3.1 レ ーザ溶 接技術 研究 (1). 「レー ザ溶接 技術 の船舶 建造工 程へ の適 用に関す る調 査研究 委員会 」は ２ ０１ ２年度 内 に以下に 示す 通り、 計 ４回 開催し た。 ○. 第1回「 レーザ 溶接 技術の 船舶建 造工程 への 適用に関 する 調査研 究委員 会」 日 時：２ ０１２ 年７月 ５日 （木） １ ４：００ ～１ ７：１ ０ 場 所：（ 一財） 日本船 舶技 術研究 協 会. ４ F大会 議室. 議 題：① 調査研 究に係 る知 的財産 権 の取り扱 いに ついて ② レーザ 溶接技 術の 船舶建 造 工程への 適用 に関す る調査 研究計 画に ついて ③ レーザ ・アー クハ イブリ ッ ド溶接実 験シ ステム につい て ④ レーザ 溶接継 手の 評価・ 検 査方法の 検討 の研究 の進め 方につ いて ⑤ レーザ 溶接現 象の ３次元 可 視化につ いて ⑥ ドイツ におけ るQulnLasプ ロジェク トの 概要に ついて ⑦ 海外視 察計画 （案 ）につ い て ○. 第２回 「レー ザ溶接 技術 の船舶 建造 工程への 適用 に関す る調 査 研究委 員会 」 日 時：２ ０１２ 年１０ 月２ ４日（ 水 ）１３： ３０ ～１６ ：３５ 場 所：国 立大学 法人大 阪大 学. 接 合 科学研究 所. 特別会 議室. 議 題：① レーザ 溶接実 験装 置によ る デモ実験 見学 につい て ② 研究進 捗状況 につ いて. 21.
(24) ③ 次年度 計画（ 案） につい て ④ 海外視 察計画 （最 終案） に ついて ○. 第３回 「レー ザ溶接 技術 の船舶 建造 工程への 適用 に関す る調査 研究委 員会 」 日 時：２ ０１３ 年３月 ６日 （水） １ ２：００ ～１ ６：１ ０ 場 所：（ 一財） 日本船 舶技 術研究 協 会. ４ F大会 議室. 議 題：① 全体研 究スケ ジュ ールと 進 捗状況に つい て ② プロセ ス実験 結果 と今後 の 計画につ いて ③JMU独自 実験 結果に ついて ④ 継手の 強度等 評価 試験結 果 について ⑤ 継手の 強度等 評価 試験分 担 状況（案 ）に ついて ⑥ 継手の 疲労試 験方 案につ い て ⑦ 次年度 実証試 験計 画（案 ） について ⑧ レーザ 溶接に 関す る欧州 調 査報告に つい て ○. 第４回 「レー ザ溶接 技術 の 船舶 建造 工程への 適用 に関す る調査 研究委 員会 」 （モ ニタリ ング技 術等 の船舶 建 造工程へ の適 用に関 する調 査研究 委員 会と合 同 開催） 日 時：２ ０１３ 年３月 １９ 日（火 ） １３：３ ０～ １７： ００ 場 所：TKP赤 坂ツイ ンタワ ーカ ンフ ァレンス セン ター９ Fカ ンファ レンス ルー ム９ C 議 題：① 研究ス ケジュ ール と進捗 状 況につい て ② レーザ 溶接技 術に 関する 研 究成果報 告に ついて ③ モニタ リング 技術 に関す る 研究成果 報告 につい て ④ レーザ 溶接と モニ タ リン グ 技術の船 舶建 造への 活用に ついて. (2) 「レーザ溶 接継 手の評 価・検査 ワー キング・グ ルー プ」は ２ ０１２ 年度内 に以 下に示 す通 り計２回 開催 した。 ○. 第１回 「レー ザ溶接 継手 の評価 ・検 査ワーキ ング ・グル ープ」 日 時：２ ０１２ 年８月 ２９ 日（水 ） １３：３ ０～ １５： ３０ 場 所：（ 一財） 日本船 舶技 術研究 協 会. ４ F大会 議室. 議 題：① レーザ 溶接継 手の 造船へ の 適用にお ける 建造効 率化の 可能性 と検 討課題 につい て ② 研究ス ケジュ ール （案） に つい て ③ レーザ 溶接継 手の 評価・ 検 査方法の 検討 につい て ④ レーザ ・アー クハ イブリ ッ ド溶接法 （ WPS承認 試験 項目等 ）につ いて ○. 第２回 「レー ザ溶接 継手 の評価 ・検 査ワーキ ング ・グル ープ」. 22.
(25) 日 時：２ ０１２ 年１２ 月１ ７日（ 月 ）１３： ３０ ～１７ ：１０ 場 所：（ 一財） 日本船 舶技 術研究 協 会. ４ F大会 議室. 議 題：① レーザ ・アー クハ イブリ ッ ドすみ肉 溶接 実験レ ポート につい て ② レーザ ・アー クハ イブリ ッ ド溶接継 手の 強度評 価の分 担につ いて ③ 溶接条 件に関 する 検討事 項 について ④ 次年度 実証試 験計 画につ い て ⑤ レーザ 溶接に 関す る特許 調 査につい て ⑥ レーザ 溶接の 実機 への適 用 （文献紹 介） につい て ⑦ レーザ 溶接に 適し た船体 構 造の FS計 画書（ 案） につい て ⑧ レーザ 溶接の 造船 所実適 用 までの課 題と 本研究 の達成 目標（ 案） に ついて. 3.2 船 舶建造 モニタ リング 研究 (1). 「モ ニタリ ング技 術等 の船舶 建造工 程への 適用に関 する 調査研 究委員 会」は ２０ １２ 年度 内に以下 のと おり計 ４回開 催した 。 ○. 第１回 「モニ タリン グ技 術等の 船舶 建造工程 への 適用に 関する 調査研 究委 員会」 日 時：２ ０１２ 年６月 ２７ 日（木 ） １４：０ ０～ １７： ００ 場 所：（ 一財） 日本船 舶技 術研究 協 会. ４ F大会 議室. 議 題：① 研究計 画につ いて ② モニタ リング シス テム開 発 /工程 分析計 画につ いて ③ モニタ リング 実証 試験計 画 （その１ ）に ついて ④ モニタ リング 実証 試験計 画 （その２ ）に ついて. ○. ⑤ 事例紹 介. 造 船プ レス作 業 の画像解 析に よる分 析につ いて. ⑥ 事例紹 介. カ メラ 自動計 測 の稼働分 析へ の活用 事例に ついて. 第２回 「モニ タリン グ技 術等の 船舶 建造工程 への 適用に 関する 調査研 究委 員会」 日 時：２ ０１２ 年１１ 月５ 日（月 ） １３：０ ０～ １７： ００ 場 所：東 京大学 本郷キ ャン パス. 工 学部８号 館３ ２４演 習室. 議 題：① 研究進 捗状況 につ いて ② 造船所 でのモ ニタ リング 実 験（２件 ）に ついて ③ 市販モ ニタリ ング システ ム の調査 /簡易 実験に ついて ④ ユニバ ーサル 造船 （現JMU）で実施 する モニタ リング 実証試 験計 画に ついて ⑤ ZigBeeを 利用し たモニ タリ ングにつ いて ⑥ 国際会 議出席 報告 ⑦ 次年度 計画に つい て. 23.
(26) ○. 第３回 「モニ タリン グ技 術等の 船舶 建造工程 への 適用に 関する 調査研 究委 員会」 日 時：２ ０１３ 年２月 ２０ 日（木 ） １３：３ ０～ １６： ３０ 場 所：（ 一財） 日本船 舶技 術研究 協 会. ４ F大会 議室. 議 題：① 名村造 船所で のモ ニタリ ン グ実証試 験（ その１ ）につ いて ②JMUでの モニ タリン グ実証 試験（そ の２ ）につ いて ③ モニタ リング デー タ解析 法 の検討に つい て ④ 報告書 （案） およ び執筆 分 担につい て ⑤ 研究進 捗状況 につ いて ⑥ 次年度 計画の 方針 につい て ⑦Monitoring Experiments at Shipyards につい て ○. 第４回 「モニ タリン グ技 術等の 船舶 建造工程 への 適用に 関する 調査研 究委 員会」 （レー ザ溶接 技術の 船舶 建造工 程 への適用 に関 する調 査研究 委員会 と合 同開催 ） 日 時：２ ０１３ 年３月 １９ 日（木 ） １３：３ ０～ １７： ００ 場 所：TKP赤 坂ツイ ンタワ ーカ ンフ ァレンス セン ター９ Fカ ンファ レンス ルー ム９ C 議 題：① 研究ス ケジュ ール と進捗 状 況につい て ② レーザ 溶接技 術に 関する 研 究成果報 告に ついて ③ モニタ リング 技術 に関す る 研究成果 報告 につい て ④ レーザ 溶接と モニ タリン グ 技術の船 舶建 造への 活用に ついて. 24.
(27) この報告書は、日本財団の助成金を受けて作成しました。. ―. 船舶建造高品質化・効率化技術の調査研究（レーザ溶接技術の調査研究） ― 2013年（平成25年）9月発行 発行. 一般財団法人 日本船舶技術研究協会. 〒107-0052. 東京都港区赤坂2丁目10番9号 ラウンドクロス赤坂 TEL 03-5575-6428. FAX. URL. E-mail info@jstra.jp. http://www.jstra.jp/. 本書の無断転載、複写、複製を禁じます。. 03-5114-8941.
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